Материал для создания искусственного мозга

15.06.2021

Ученые нашли возможность создать искусственный синапс для решения задач подобно мыслительному процессу человека. Сегодня для этого предлагается множество вариантов и один из самых перспективных видится в сегнетоэлектриках. На таких материалах уже лет 20 выпускается память FeRAM, а новое исследование показывает, как сделать элементы памяти атомарной толщины и приблизиться к нейроморфным вычислениям в объеме процессора.

В серийно выпускаемой памяти FeRAM переключающий элемент обычно выполнен из пьезокерамики, а именно цирконат-титаната свинца (PZT). Свойства материала сохранять поляризацию даже после снятия внешнего управляющего сигнала - электромагнитного поля - придает памяти FeRAM ее важнейшее свойство энергонезависимости. Она сохраняет данные даже при отключенном питании. Для имитации работы мозга - это крайне важно. Но в нынешнем виде ячейка FeRAM слишком крупная и "мозг" с ее использованием будет очень и очень большой.

Для изготовления искусственных синапсов удобны тонкопленочные структуры толщиной в несколько атомов - это даст малые размеры, высокую плотность и низкое энергопотребление. Выяснилось, что довольно перспективным сегнетоэлектрическим материалом для тонкопленочных искусственных синапсов является оксид гафния (HfO2). Этот материал прекрасно осаждается из газовой среды с использованием современных методов создания тонкопленочных структур с высокой точностью и под надежным контролем. Температуры процессов создания пленок совместимы с техпроцессами КМОП (CMOS) и не сожгут элементы чипа в процессе изготовления микросхем.

Определенная проблема была в том, что сегнетоэлектрические свойства HfO2 относительно нестабильны, но добавка в к нему циркония (Zr) решила эту проблему. Тем самым соединение оксид гафния-циркония (HZO) оказалось одним из сильных кандидатов для изготовления памяти с использованием сегнетоэлектриков и обещает революцию в области вычислений памяти.

<< Назад: В космос отправят первый деревянный спутник 15.06.2021

>> Вперед: Изучение математики влияет на развитие мозга 14.06.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Оптические системы сортировки и AI для черники и фруктов 14.02.2026

Каждый год потребители ожидают увидеть на прилавках свежие, ровные по размеру и цвету ягоды черники без признаков порчи или обезвоживания, при этом производители стремятся минимизировать потери и сохранить естественную привлекательность продукта. В эпоху растущих требований к качеству и дефицита квалифицированной рабочей силы традиционные методы сортировки фруктов уже не всегда справляются с задачей. Именно поэтому компании активно внедряют оптические сканеры в сочетании с искусственным интеллектом, способные анализировать ягоды с невероятной точностью и скоростью, сохраняя при этом их товарный вид. На выставке Fruit Logistica 2026 в Берлине компания Tomra Food презентовала свои последние достижения в области постуборочной обработки. Центральное место на стенде занимает совершенно новая оптическая сортировочная система, специально разработанная для свежей черники и предназначенная для использования непосредственно в упаковочных цехах. Эта машина охватывает весь путь ягод - от загруз ...>>

Монитор ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3 13.02.2026

Для многих поклонников компьютерных игр выбор монитора - это всегда поиск идеального баланса между потрясающей картинкой, молниеносной скоростью отклика и надежностью в длительных игровых сессиях. Технология QD-OLED уже несколько лет задает высокую планку качества изображения, предлагая глубокий черный цвет, яркие краски и практически мгновенную реакцию пикселей. Однако даже у самых продвинутых панелей оставались слабые места: уязвимость к царапинам, цветовые искажения под определенными углами и заметное отражение в освещенных помещениях. Компания ASUS решила серьезно улучшить ситуацию и представила третье поколение своего популярного 32-дюймового флагмана - ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3. В основе новинки лежит современная 32-дюймовая QD-OLED панель с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), которая обеспечивает невероятную детализацию и точность цветопередачи. Частота обновления достигает 240 Гц, что делает картинку исключительно плавной даже в самых динамичных сценах шутеров или ...>>

Случайная новость из Архива Синтетическое топливо из углекислого газа 30.03.2025 Исследователи из Карлсруэрского технологического института (KIT) представили инновационный метод производства синтетического топлива, которое может стать важной частью углеродно-нейтрального будущего авиации и судоходства. Этот новый подход основан на использовании углекислого газа, воды и возобновляемой энергии, и может значительно снизить углеродный след в этих отраслях. Синтетическое топливо, или "e-топливо", представляет собой углеводородное топливо, произведенное с применением экологически чистых технологий. Оно имитирует процесс образования ископаемых видов топлива, но в отличие от традиционного, не наносит вреда окружающей среде. Исследования ученых KIT, проведенные в партнерстве с немецкими компаниями Sunfire и Climeworks, продемонстрировали эффективность такого подхода и открыли новые горизонты для экологически чистого авиационного топлива. На сегодняшний день электрификация различных отраслей активно развивается, однако авиация продолжает оставаться одной из самых сложных для этого сфер. Современные аккумуляторы обладают гораздо меньшей энергетической плотностью, чем традиционное топливо, что делает невозможным полное использование электрических самолетов для дальних полетов. В этом контексте синтетическое топливо, получаемое с использованием CO2, воды и зеленой электроэнергии, представляется наиболее подходящим вариантом для авиации. Ключевым этапом процесса производства синтетического топлива является создание синтез-газа - смеси монооксида углерода и водорода. Для этого ученые KIT и компания Sunfire разработали метод коэлектролиза, который позволяет превращать водяной пар и углекислый газ в синтез-газ за один шаг. Этот метод значительно повышает эффективность производства, устраняя необходимость в отдельном производстве водорода, как это происходит в альтернативных процессах. По словам Губертуса Рихтера из компании Sunfire, до 85% электрической энергии, используемой в процессе коэлектролиза, может быть преобразовано в химическую энергию синтез-газа. Кроме того, метод продемонстрировал высокий уровень надежности и готовности установки, что является важным фактором для коммерциализации технологии. Дальнейшая обработка синтез-газа приводит к его превращению в длинноцепочечные углеводороды с использованием синтеза Фишера-Тропша. Этот процесс позволяет получить сырье, похожее на сырую нефть, которое затем перерабатывается в авиационный керосин для реактивных двигателей. Компания INERATEC, стартап, созданный на базе KIT, активно работает над коммерциализацией этой технологии, и уже в реальных условиях было произведено более 100 литров авиационного топлива в день. Ученые не останавливаются на достигнутом и продолжают совершенствовать технологию. В частности, планируется использование выделяющегося в процессе синтеза тепла в виде пара для улучшения энергетического баланса производства. Также активно развивается установка Kopernikus P2X, которая в будущем должна быть способна производить до 300 литров керосина в день. В перспективе планируется увеличение производства до одной тонны в день, что является важным шагом на пути к масштабированию технологии. На следующем этапе синтетическое топливо будет проходить тестирование у производителей авиационных двигателей, чтобы подтвердить его соответствие отраслевым стандартам. Успешное внедрение этой технологии поможет значительно снизить углеродные выбросы в авиационной отрасли, которая в настоящее время составляет 2-3% мировых выбросов углерода, и создать углеродно-нейтральное будущее для авиации.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026